毫米波慢波振蕩器研究.pdf

1、高功率毫米波器件是高功率微波技術(shù)的一個重要方向，而慢波器件是其中的一個重要分支，是目前國內(nèi)外研究的熱點。本文對慢波器件進行了比較深入、全面的研究，包括理論分析、數(shù)值計算、CST軟件模擬、MAGIC粒子模擬四個方面，取得了一定的研究成果。 首先，利用場匹配的方法，采用線性理論、Floquet定理，推導出盤荷加載周期慢波結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系方程和耦合阻抗。應(yīng)用商業(yè)模擬軟件CSTMicrowave Studio仿真計算了盤荷加載慢波周期結(jié)構(gòu)

2、和變形盤荷加載周期慢波結(jié)構(gòu)的色散曲線，并與數(shù)值計算所得色散曲線進行對比驗證。 其次，研究了幾種有效抑制過模慢波系統(tǒng)中模式競爭的結(jié)構(gòu)，這對于采用過模慢波結(jié)構(gòu)來增加功率容量，以提高微波輸出功率的方法是非常必要的。 再次，使用MAGIC程序?qū)煞N具有大口徑(即過模)慢波結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的毫米波慢波振蕩器進行了粒子模擬研究，并采用抑制模式競爭的不同方法來達到提高輸出毫米波功率和有效抑制競爭模式。通過粒子模擬，觀察到了電子注與電磁波相互

3、作用的清晰的物理過程，研究了器件產(chǎn)生微波頻率和功率隨結(jié)構(gòu)參數(shù)和導引磁場的變化關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)：分段式變形盤荷加載慢波振蕩器在8毫米波段，注波互作用產(chǎn)生的微波功率高，頻譜質(zhì)量好。粒子模擬的結(jié)果表明：采用此結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作頻率為35.2GHz的慢波振蕩器產(chǎn)生了650MW的微波輸出，工作模式為TM01模。而帶有前諧振腔的盤荷加載分段式慢波振蕩器工作在3毫米波段，又比不帶腔體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了更高的輸出功率，頻譜質(zhì)量也更好。粒子模擬的結(jié)果表明：工作頻率在1